《换挡叉》说明书

中北大学课程设计说明书目录1 .对零件进行工艺分析，画零件图1.1 换挡叉的概述21.1 2换挡叉的技术要求21.3 分析换挡叉的工艺性31.4 确定换挡叉的工艺类型32.毛坯的选择1. 1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及精度等级42. 2确定毛坯的技术要求43. 3绘制毛坯图43.选择基准，制订零件的机械加工工艺路线4. 2 精基准53. 3工艺路线方案53.4 工艺路线确定64确定切削用量及基本工时3.5 切削用量的计算84. 2基本工时的计算85. 4>19、4>20两端面铳削专用机床夹具设计5.4 约束自由度125. 2设计夹具定位夹紧装置126. 3定位误差分析127. 参考文献13中北大学课程设计说明书1 .对零件进行工艺分析，画零件图1.1 换挡叉的概述1. L 1换挡叉的功用换挡叉头以孔套在变素差叉轴上，并用销钉经孔与变速叉轴联接，换挡叉脚则夹在双 联变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过换挡叉头部的操纵 槽带动换挡叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，换挡叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑 动以变换档位，从而改变机器的运转速度。1.1 . 2换挡叉的结构特点换挡叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强 度、刚度和韧性，以适应换挡叉的工作条件。该零件的主要工作表面为换挡叉脚两端面、 叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.2 换挡叉的技术要求换挡叉零件技术要求如下表加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表变粗糙度Ra/"形位公差/mm换挡叉头两端42IT1312. 59中北大学课程设计说明书面换挡叉头部上 端面21IT136. 3换挡叉头部方槽两侧面14IT133.2换挡叉头部方槽底面11产IT143.2加6孔西产IT80.2换挡叉脚两端面Q-O-1 8-0.2IT110.8(H.l A换挡叉脚表面R43707IT103.2该换挡叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速的功能，其 叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。差脚两端面以及换挡叉头部方槽 两侧面在工作中需承受冲击载荷为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为 55-63HRC；为保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔机1nm垂直 度为0.1。为保证换挡叉在叉轴上有准确的位置，该换档位准确，换挡叉采用螺栓螺纹连 接定位。为保证整个零件的硬度和加工性能，要求对整个零件进行热处理、调质，硬度为 18-25HRC。综上所述，该换挡叉零件的各项技术要求制定的较为合理，符合该零件在变速箱中的 功用。L3分析换挡叉的工艺性分析零件图可知，拨插头两端面和差脚两端面均要求切削加工，且在轴向方向上均高 于相邻表面，这样既减少里加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度；加6nlm孔的 端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工 作表面（换挡叉脚两端面、表面R43即71111n和差轴孔例6Mmm）外，其余表面加工精度均 较低，不需要高精度机床加工，通过钱削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工 作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保 量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。1.4确定换挡叉的工艺类型设计要求该零件的生产类型为大批生产。2.毛坯的选择2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及精度等级由于该换挡叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强换挡叉的强度和冲击韧度，获得纤维 组织，毛坯选用铸件，该换挡叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属于中批生产，为提高生产 率和铸件精度，以采用砂型铸造方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5。查表得铸件机械加工余量等级为FH,取G级。由于铸件选择机器造型，材料为ZG45 H,生产类型为大批量，查表得铸件公差等级CT为812级，取10级2. 2确定毛坯的技术要求换挡叉铸件尺寸公差、加工余量和基本尺寸如下：加工表面公差 等级加工面基 本尺寸铸造尺 寸公差机械加工余 量公差等级RMA毛坯基本尺寸换挡叉头部上端面10212.4G1.423.6换挡叉头部方槽 两侧面0换挡叉头部方槽底面0换挡叉头部两侧面10422.8G1.446.2螺纹孔端面10142.2G1.416.5加6孔0换挡叉脚两端面1082G1.411.8换挡叉脚表面10R433.2G1.4R40. 82. 3绘制毛坯图#中北大学课程设计说明书9£2±U勘3.选择基准，制订零件的机械加工工艺路线3.1 粗基准作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。粗基准：选择换挡叉脚两端面和表面作为粗基准。3. 2精基准（包°27根据该换挡叉零件的技术要求和装配要求，选择换挡叉头右端面和叉轴孔例6。 mm做为 精基准，零件上的很多表面都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了 “基准统一”原则。么位027叉轴孔6。 nun的轴线是设计基准，选用其做精基准定位加工换挡叉脚两端面，实现了 设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。选用换挡叉左端面作为精基准同样是遵循了 “基准重合”的原则，因为该换挡叉在轴方向 的尺寸多以该端面作为设计基准；另外，由于换挡叉刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避面在机械加工中产生加紧变形, 根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能 做用在叉杆上。选用换挡叉头右端面作精基准，夹紧可作用在换挡叉左端面上，加紧稳定可靠。3.3工艺路线方案工序1：粗铁换挡叉头左右两端面工序2：钻加6mm孔。工序3：拉加6nlm孔至图样尺寸。工序4：钩加6mm孔处倒角1X459 o工序5：粗钱一精钱一磨削换挡叉脚两端面。工序6：粗钱一精钱换挡叉脚表面。工序7：粗钱换挡叉头上端面。工序8：粗钱一精钱换挡叉头部方槽。工序9：粗钱螺纹孔端面。工序10：钻MIOmm底孔中8. 5mm,倒角120 9 ,攻螺纹UOmm。工序11:钻通孔中2mm工序12：清洗。工序13：终检3. 4工艺路线确定在综合考虑工序顺序安排原则的基础上，表4列出了换挡叉的工艺路线。表4换挡叉工艺路线及定位基准、设备的选用工序号工序名以机床设备刀具定位基准1同时粗钱换挡叉头左右两端面卧式双面钱床三面刃钱刀叉脚左侧边2钻16mm孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻叉脚表面和叉顶部侧面3拉16mm孔拉床拉刀叉脚表面和叉顶部侧面4物16mm孔处倒角1X455钻床钩钻叉脚表面和叉顶部侧面5粗钱一精钱换挡叉脚两端面卧式双面钱床三面刃钱刀16nlm孔，叉头部右端面6粗钱一精铁叉脚侧面立式钱床X51铳刀16nlm孔，叉脚外曲面7粗钱换挡叉头上端 面，并粗钱、精钱方 槽立式钱床X51铳刀16nlm孔，叉脚表面8粗貌螺纹孔端面立式钱床X51铳刀16nlm孔，叉脚表面9钻Ml0mm底孔中8. 5mm 倒角 120° ,攻Ml0mm螺纹四面组合钻床麻花钻，钩钻16nlm孔，叉脚 表面，叉头右端面10去毛剌钳工台平铿11中检12热处理一换挡叉脚淬火机等中北大学课程设计说明书两侧面和方槽两侧 面高频淬火13校正换挡叉脚钳工台手锤14磨削换挡叉脚两端面平面磨床M7120A砂轮16nlm孔，叉头部右端面15清洗清洗机16终检4确定切削用量及基本工时4.1 切削用量的计算工序I：同时粗铳换挡叉头左右两端面。该工序就一个工步，即同时粗铳换挡叉头左右两个端面。（1）背吃刀量的确定 ap =（46.2 - 42）-2 = 2.1mni（2）进给量的确定由表，按机床功率5'10kW,工件一夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿 进给量/.取为0.08mm/zo（3）铳削速度计算由表，按镶齿铳刀、d/z=80/10的条件选取，铳削速度v可取为44.9m/min。由公 式（5T） "1000" nd 可求得该工序铁刀转速，BP n=1000X44. 9m/min/ u X80=178. 65r/min> 参 照表所列X51型立式铳床的主轴转速，取转速n=160r/min,再取此转速代入公式，可求出该工序 的实际铁削速度v=n n d/1000=40. 2m/mino工序2：钻中16mm孔。（1） 背吃刀量的确定由表，ap =15mmo（2） 进绐量的确定查表，按钢件45刚查表得进绐量取/=0.25nun/r。（3） 切削速度的确定查表得切削速度v=20m/min.工序3：拉中16mm孔。（1） 背吃刀量的确定ap =16-15 = lmm0（2） 进给量的确定查表得拉削进给量，=005min/z#中北大学课程设计说明书（3） 切削速度的确定 查表，取第2组切削速度，切削速度为v=4m/min.工序4：钩16mm孔两端倒角1X45。(1) 背吃刀量的确定 询=lxsin45°=0.7mm(2) 进给量的确定 查表，取进给量/=S(3) 切削速度的确定查表，取切削速度v=14m/min.工序5：粗铳一精铳换挡叉脚两端面本工序由两个工步组成，即工步1：同时粗铳换挡叉脚两端面；工步2：同时精铳换挡叉脚两端面。(1) 背吃刀量的确定工步2的机械加工余量为1mm,所以工步1的背吃刀量6=1.9-l=0.9nun；工步2的背吃刀量%,2=1加。(2) 进给量的确定 工步1：取每齿进绐量工=0.08mm/z；工步2：进给量/=1.5mm/r。(3) 锐削速度的确定工步1：铳削速度同工序1,即：w=40.2m/min；工步2：铳削速度同工步1, 即 V2=40. 2m/min.工序6：粗钱一精铁叉脚侧面本工序由两个工步组成，即工步1：粗铳换挡叉脚侧面；工步2：精锐换挡叉脚侧面。(1)背吃刀量的确定工步2的机械加工余量为1mm,所以工步1的背吃刀量加=2.2-l = 1.2mm；工 步2的背吃刀量,2=1丽。(2)进绐量的确定 工步1：查表，取每齿进给量/：= 0.08mm/z；工步2：查表，进给量/ =1. 5mm/r。(3)铳削速度的确定工步1：铳削速度同工序1,即:Vi=40.2m/min；工步2：铳削速度同工步1,即 v2=40. 2m/min工序7：粗铳换挡叉头上端面，并粗铁、精铳方槽本工序共有三道工步，即工步1：粗钱换挡叉头上端面；工步2：粗铳方槽；工步3：精铳方槽。(1) 背吃刀量的确定 工步1：2.6mm：工步2：由于精加工余量为1mm,所以小？= 11-1 = 10mm；一工步3：该工步进给量包括方槽纵向背吃刀量和左侧及右侧横向背吃刀量，三个背吃刀量相同， 即 a "3 = 1mm。(2) 进给量的确定 工步1和工步2的进给量相同，即八=fz2 =0.08 mm/z；工步3的进给量为(3) 诜削速度的确定三个工步的切削速度相同，即v=40,2m/min。工序8：粗铳螺纹孔端面(1) 背吃刀量的确定ap =16.5-14 = 2.5mmo(2) 进给量的确定/.= 0.08mm/zo(3) 铳削速度的确定v=40. 2m/mino工序9：钻MlOmm底孔中8.5mm,倒角120,攻MlOmm螺纹本工序包括三道工步，即工步1:用中8. 5mm的麻花钻钻肖U底孔；工步2：用钩钻钻削120°倒角； 工步3：攻MlOrnn螺纹。(1) 背吃刀量的确定 工步 1： a. =8.5 mm；工步 2： «.=0. 5mm；工步 3： a. = 10-8.5 = 1.5mmo(2) 进给量的确定工步1：查表，按钢件45刚查表得进给量取工=0.05nlm/r。工步2：查表，取 进给量力二0-10mm/r；工步3：由于攻螺纹的进绐量就是被加工螺纹的螺距，取本螺纹的螺距为 1mm,所以本工步的进给量/j = lmmo(3) 切削速度的确定工步1:查表得切削速度v=20m/min；工步2:查表，取切削速度v=14m/min。 工步3：由表差得攻螺纹的切削速度v=38m/min,暂取v=3m/min。由公式求该工步的主轴转速 n = x 100039.8 r/min,又由立式钻床主轴转速表4-9,取转速44r/min。再将此转速代入 公式可求出该工步的实际切削速度y = % 1000=3.32m/min。工序10：钻通孔2mm(1)背吃刀量的确定 ap =2mm。(2)进绐量的确定 / =0. 08mnio(3)切削速度的确定 v=20m/min, 4. 2基本工时的计算工序1：同时粗铳换挡叉头左右两端面按表，取/ =22mm ,= 0.5(J - yj(l2-ae2) + (1 - 3) = 0.5 x (80- v'6400-484) +1 = 2.54 mm , /2 = 2 mm/ + /j + /222 + 2.54 + 2fMz 0.08x10x1600.21 niin =12.4s中北大学课程设计说明书15工序2：钻16mm孔根据表，取=42mmL =cotK,. +(1 2) = xcot54c +1 q 6.4mm22mm二巴442 + 6.4 + Uo§n 9s0.1x960工序3：拉中16mm孔设拉刀长度为400mm,则42 + 400 八一.（ t i =0.1 Imin = 6.05'4000工序5：粗铳一精钱换挡叉脚两端面/ =19mm , /i = 0.5(J -yd2 3-ae2 ) + (1 - 3) = 0.5x (80-76400-361) + 1 = 2.14 mm ,mm/ + /+/) . 22 + 2.14 + 2.='-xi =x4 x 0.82 min = 49sfstz0.08x10x160工序6：粗铳一精铁叉脚侧面I =26mm ,=0.5(" - Jc/' -a二)+ (1 3) = 0.5x(80-J6400-676) +1 = 2.2mm= / + /1+Axj= 26 + 2.2 + 2 x4比094ml门=56.65 fMz 0.08x10x160工序7：粗铳换挡叉头上端面，并粗铁、精钱方槽（1） 粗铳换挡叉头上端面时所用基本工时计算:I =42mm ,/i = O.5(f7 - Ji") +(i 3)= o.5 x (80 - J64001764) + 1 = 7.5/)= 2mm/ =12mm ,0.5(J Mf") +(1 3) = 0.5 x (80 - V6400-144) + 1 = 1.5mm人=2mm/ + /)+/-,42 + 7.5 + 2.='-=、0.40 nun = 24.15fMz 0.08x10x160=Z + Zi+Zl = 12 + L x 0.12 nin = 7.3sf业0.08x10x160/ =12mm ,6 = 0.5(J - M Y ) +(1 3) = 0.5 x (80 - V6400-144) + 1 = 1.5mm人=2mm中北大学课程设计说明书=匕上也 x i = 一 Hi -X? X 0.24 min = 14.6s fMz 0.08x10x160工序8：粗铳螺纹孔端面I =14mm ,I、= 0.5(J-汗-/2) + (1 3) = 0.5x(80-,6400-196) + 1 = 1.6mmmm/ + /1+/)14 + 1.6 + 2.=!-=x 0.14 nun = 8.3sfMz 0.08x10x160工序9：钻Ml0mm底孔8. 5mm,攻Ml0mm螺纹(1)钻MIOmm底孔8.5mm所用基本工时为二 8mm=cot +(1 2) =xcot54c +1 七4.1 mm22/2=1mm/ + /+/)8 + 4.1 + 1=!-=x 0.14 nun = 8.2s/ 此0.1x9)(2)攻MlOmm螺纹所用基本工时为I =8mm,乙=(1 3) = 2 x 1 = 2mm, /, = (2 3) = 2x 1 = 2mmfn1x441x44 ；= 0.55 min = 32.1s工序10：钻通孔中2mm=29mmn io=-colKt +(1 2) = xcot54c +1» 1.7mm22mm=/一,+匕=29-1.7 + 1 比 0.33 m=19.850.1x9605.4>19、4>20两端面铳削专用机床夹具设计5.1约束自由度由于加工19、20两端面，所以至少要约束Z轴的平移、X轴的旋转和Y轴的旋转。5. 2设计夹具定位夹紧装置因为只需约束三个自由度，所以设计为小圆板和大圆柱销定位结构来限制自由度，详见夹5. 3定位误差分析工件在竖直平面最大转角误差为丁依为小圆面上偏差;丁出为支撑板上偏差；L为二者之间距离。6.参考文献1崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.化学工业，2006. 122龙勋.机械制造工艺学课程设计指导书及习题.：机械工业，2006. 13孟少农，机械加工工艺手册.：机械工业，1991.94义兴，肖诗纲.切削用量简明手册.：机械工业5益明.机械制造工艺设计简明手册.：工业大学出版6家奇，机械制造工艺学课程设计指导书一2版.：机械工业，2000. 107云，机械制造及设备指导手册.：机械工业，1997.8（2） 粗铳方槽所用基本工时为（3） 精铳方槽两侧面所用基本工时为